液压缸设计规范

1、液压缸的设计计算规范目录: 一、 液压缸的基本参数1、2、液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列液压缸行程系列( GB2349-1980)二、液压缸类型及安装方式1、液压缸类型2、液压缸安装方式三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求1、缸体2、缸盖(导向套)3、缸体及联接形式4、活塞头5、活寒杆6、活塞杆的密封和防尘7、缓冲装置8、排气装置9、液压缸的安装联接部分( GB/T2878)、液压缸的设计计算1、液压缸的设计计算部骤2、液压缸性能参数计算3、液压缸几何尺寸计算4、液压缸结构参数计算5、液压缸的联接计算一、液压缸的基本参数1.1 液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列1.1.1 液压缸内径系列（

2、 GB/T2348-1993）8101216 20253240506380（90）100（110）125140)160 (180)200220（250）（280）320（360）400450500括号内为优先选取尺寸1.1.2 活塞杆外径尺寸 系列( GB/T2348-1993)4 5 6 8 10 12 14 16 1820 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 活塞杆连接螺纹型式按细牙，规格和长度查有关资料。1.2 液压缸的行程系列( GB2349 1980)

3、1.2.1 第一系列25 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 40001.2.1 第二系列40 63 90 110 140 180 220 280 360 4502800550 700 900 1100 1400 1800 22003600二、液压缸的类型和安装办法2.1 液压缸的类型对江东机械公司而言2.1.1 双作用式活塞式液压缸2.1.2 单作用式柱塞式液压缸2.2 液压缸的安装方式对江东机械公司而言2.2.1 对柱塞式 头部法兰螺纹联接在梁上2.2.2 对活塞式三、液压缸主

4、要零件的结构、材料、技术要求3.1 缸体3.1.1 缸体材料A 焊接缸头缸底等， 采用 35钢 粗加工后调质 110MPa铸钢采用 ZG31057 100MPa球墨铸铁（江东厂采用）QT507 80 90MPa无缝纲管调质（35号 45 号） 110MPa般情况采用 45 钢 HB241 285CDE 120MPa粗糙度（ 垳磨圆柱度 8 级3.1.2 缸体技术要求A内径 H8 H9 精度B内径圆度911 级3.2 缸盖（导向套 ）3.2.1 缸盖材料A 可选 35,45 号锻钢B 可选用 ZG35,ZG45铸钢C 可选用 HT200 HT300 HT350 铸铁D 当缸盖又是导向导时选铸铁3

5、.2.2 缸盖技术要求A直径 d（同缸内径）等各种回转面 （不含密封圈 ）圆柱度按 9 10 、11 级精度B 内外圆同轴度公差 0.03mmC与油缸的配合端面按 7 级D导向面表面粗糙度3.2.3 联接形式多种可按图 133.2.4 活塞头 （耐磨 ）A 材料 灰铸铁 HT200 HT300 钢 35 、45B技术要求外径 D（缸内径 ）与内孔 D1按 7、8 级外径 D 的圆柱度 9 、 10、11 级端面与内孔 D1的按 7 级C 活塞头与活塞杆的联接方式按图 3 形式D 活塞头与缸内径的密封方式柱寒缸 40MPa以下 V 型组合移动部分活塞缸 32MPa以下用 Yx 型移动部分静止部分

6、 32MPa以下用“ O“型3.2.5 活塞杆A 端部结构按江东厂常用结构图 17、18B 活塞杆结构空心杆 实心杆C 材料实心杆 35、45 钢空心杆 35、45 无缝缸管D 技术要求粗加工后调质 HB229285可高频淬火 HRC45 55 外圆圆度公差按 9、10、11 级精度圆柱度 按 8 级两外圆为 0.01mm工作表面粗糙度江东镀铬深度 0.05mm）渡后抛光3.2.6 活塞杆的导向、密封、和防尘 A 导向套结构图 9（江东常用） 导向杆材料可用铸铁、球铁 导向套技术要求内径 H8/f8 、 H8/f9 表面粗糙度B活塞杆的密封与防尘柱塞缸 V 型组合移动部分活塞缸 Yx移动部分端

7、面按 7 级O”型静止密封）防尘，毛毡圈（江东常用）3.2.7 液 压缸缓冲装置 多路节流形式缓冲 参考教科书3.2.8 排 气装置采用排气螺钉3.2.9 液压缸的安装联接部分的型式及尺寸 可用螺纹联接（细牙）油口部位可用法兰压板联接油口部位液压缸安装可按图 84 液压缸的设计计算4.1 液压缸的设计计算部骤4.1.1 根据主机的运动要求定缸的类型选择安装方式4.1.2 根据主机的动力分析和运动分析确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸 如推力速度 作用时间 内径 行程 杆径 注：负载决定了压力。速度决定流量。4.1.3 根据选定的工作压力， 和材料进行液压缸结构设计如缸体壁厚缸底厚度、结构、密封

8、形式、排气、缓冲等4 1.4 液压缸的性能验算4.2 液压缸性能参数的计算4.2.1 液压缸的输出力A 液压缸单杆、活塞和柱塞缸推力 F（1 液压缸的输出按负载 F 决定）3F1=P1A1103P1- 工作压力（ MPa）（按工作母机选定液压机选 25MPa）F 1推力（ kN）A 1活塞与柱塞的作用面积（）A 1 D/4D 活塞直径（ m）B）单杆活塞缸的拉力 F2F 2P2A2103P 2工作压力（ MPa）液压缸的拉力按拉F 2液压拉力（ kN）负载F决定A 2有杆腔面积（）A 2（ D2d2）/4D 活塞直径（ m）d 活塞杆直径（ m）4 2.2 液压缸的输出速度 速度按主机要求决定

9、再选择流量A. 单杆活塞缸或柱塞缸外伸时速度 =60 / A2活塞外伸速度（ m/min ）进入液压缸流量 （m3/s） 有时流量用 L/min 表示A 1活塞的作用面积（ m2）B. 单杆活塞杆缩入时的速度=60 / A2活塞的缩小速度。 （ m/min ）流量。进入液压缸的流量（ m3/s）可用 A2=（D2d2）/4D 活塞直径（ m）d 活塞杆直径（ m）C. 液压缸的作用时间 tt= / =As/t 液压缸的作用时间（ s ）液压缸的容积（ m3）A 液压缸的作用面积（ m2） 活塞杆伸出时 A=（ /4）D 2 活塞杆缩入时A= （D2 d2）/4S 液压缸的行程（ m） （ 看

10、1.2.1 和 1.2.2） 进入液压缸的流量 （m3/s）4.3 液压缸主要几何尺寸的计算。 （ D,d,S）4.3.1 液压缸内径 D 的计算A 根据负载大小选定系统压力表计算DD 液压缸内径（ m）F液压缸的推力（ kN ） P选定的工作压力（ MPa ）B. 根据执行机构的速度要求和选定的液压泵流量来计算 DD 液压缸内径（ m）进入液压缸的流量（ m3/s）液压缸输出的速度 （ m/min ） 注：无论采用哪种方法计算出的液压缸内径按1.1.1 缸筒内径尺寸系列圆整为标准值。4.3.2 活塞杆直径 d 的计算A 根据速度比的要求来计算 dd=D d活塞杆直径（ m ）D油缸直径（内）

11、 （ m） 速度比 =v 2/v 1=D2/ （D 2d2）. 活塞杆缩入速度 m/min . 活塞杆伸出速度 m/min速度比关系： 1.15 1.25 1.33 1.46 2D 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.71D202 选用速度比的方法。 （也可以是工作机要求） 工作压力 p/MPa 10 12.5 20 速度比 1.331.46 2B活塞直径 d 按强度要求计算 按简单的拉压强度计算 d3.57X 为许用应力 100-120MPa （碳钢）F 活塞杆输出力 d 计算出以后按 1.1.2 圆整为标准数另一确定活塞杆的方法：当杆受拉力： d=（0.3 0.5）D当杆受压

12、力： d=(0.5 0.55)D (P 5MPa) d=(0.6 0.7)D (5MP P7.0MPa) d=0.7D (P 7MPa)必要时活塞杆的直径 d 按下式进行强度校核：F 液压缸的负载活塞杆材料许用应力= b(抗拉强度 )/n( 安全系数=1.4)4.3.3 液压缸行程 S 的确定：根据工作机运动要求确定4.4 液压缸的结构参数的计算：缸壁、油口直径、缸底 、 缸头厚度等。4.4.1 缸壁厚度： A. 当 D/ 16 时，按薄壁筒计算： PyD/2 缸壁厚度 (m)Py 试验压力( MPa ) 当工作压力 16MPa 时 Py=1.5p 当工作压力 16MPa 时 Yy=1.25p

13、 缸体材料的许用应力( MPa ) 按抗拉强度： b =/=3.55 一般取 5 锻钢 =100 120MPa 铸钢 =100 110MPa 球墨铸铁 =80 90MPa 铸铁 =60MPa 钢管 =100 110MPa 推荐再校核按工程机械 P 16MPa 无缝管 20 号，P 16MPa无缝管45 号缸径P16MPa20MPa25MPa31.5MPa40505050545060606063.56376768383809595102102901081081081141001211211211271101331331331401251461461461521401681681681681601

14、94194194194180219219219219200245245245245重型机械 无缝管 45 号 P 16MPa缸内径 32 40 50 60 80 100 125 150 180 200缸外径 52 60 75 85 105 120 150 180 215 240 B. 按中等壁厚当 3.2D/ 16 =( PyD/(2.3 -P y) +C ：强度系数 对无缝管 =1 C：计入壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度 值C 按厚壁筒计算对中、高压 D/ 3.2 当材料为塑性材料时，按第四强度理论 塑性材料常用第四强度理论或 如果知道缸外圆D1，内圆 D。校核按第四强度理论以

15、能量为判据 ) 第三强度(以最大切应力为判据)暂不使用 当材料为脆性材料时（江东厂）按第二强度理论（以应变为判据） 第一强度理论（以最大拉应力） 暂不使用 脆性材料常用第二强度理论为试验压力当缸的额定压力时 , =1.5当缸的额定压力 16 时 , =1.25当选用无缝钢管时， 计算的壁厚值应圆整为符合标准的壁 厚值（ GB8713 1988）D缸体外径的计算D1=D+2 D1缸体外径 （参见 4.4.1 重型机械表 ）4.4.2 液压缸油口的直径计算应根据活塞的最高运动速度 和油口最高流速 而定油口流速（ m/min ）液压缸口直径（ m ）活塞输出速度（ m/min ）D 液压缸内径 （

16、m）液压缸最大输出速度 （ m/min ）4.4.3 缸底厚度计算无孔底 h=0.433D有孔底 h=0.433Dd0油口直径4.4.4 缸头厚度计算A 螺钉连接法兰，如图h= 图 13 号h 法兰厚度（ m） F法兰受力总和（ N ）F= d2p /4 + （ d2h- d2）q /4 d 密封环内径（ m） dH密封环外径（ m） P系统工作压力（ Pa） q附加密封力（ Pa） D0螺孔分布圆直径（ m）密封环平均直径（ m ） 法兰材料许用应力 （Pa）缸头联接形式多种， 可按不同方法计算参考机械设计手册第 4卷 23193页4.5 液压缸的联接计算4.5.1 缸盖连接计算有多种缸底连

17、接形式，常用焊接和螺栓联接两种A 焊接联接计算采用对焊，焊缝拉应力为=4F/ （ D12-D22）F液压缸输出最大推力（ N ）F=D2P/4D缸内径（ m ） p系统最大工作压力（ Pa）D1缸外径（ m ）D2焊缝底径 （ m） 焊接效率 =0.7 如用角焊F/ hh焊角宽度（ m）B螺栓联接的计算螺纹处的拉应力为 =4kF/ d221 z 螺纹的切应力 =K 1KFd 0/0.2d31z 合成应力z 为螺栓的个数K 为螺纹拧紧系数 静载荷时 K=1.2 5 1.5 动载荷时 K=2.5 4K1 为螺纹内摩擦系数 K 1=0.12d1为螺纹内径 （ m）当采用普通螺纹时 d1= d 0-1.0825t d0螺纹外径 （ m）t 螺纹的螺距（ m） F缸体螺丝处所受拉力 Z螺栓数螺纹处的切应力4.5.2 活塞与活塞杆的联接计算A 采用螺纹联接其危险截面（螺纹的退刀槽）处拉应 力为合成应力为F1液压缸输出拉力（ N）F 1=（ D2-d 2） p /4P液压系统压力 Pa